СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ ПРИ МНОГОСЛОЕВОЙ ОДНОВРЕМЕННОЙ ВЫЕМКЕ МОЮЩЕГО ПОЛОГОГО ПЛАСТА УГЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля.

Наиболее близким к изобретению является способ управления кровлей при многослоевой одновременной выемке мощного пологого пласта угля, включающий полную гидрозакладку выработанного пространства слоев при восходящей выемке.

Недостаток способа состоит в том, что опускание пород в каждом слое в сумме слоев может дать большое сдвижение поверхности, больше допустимого.

Сущность изобретения состоит в том, что одновременно с отделением угля в каждом слое поверх закладочного материала укладывают металлическую сетку, удерживаемую канатами с поверхности земли, расстояние между которыми составляет 2-3 шага обрушения непосредственной кровли, при этом элементы крепи слоевых штреков удерживают на канатах и дополнительно на анкерах кровли верхнего слоя, установленных в промежутках между канатами.

Технический эффект изобретения складывается от эффекта по каждому новому признаку предложения и эффект по совокупности всех признаков.

Наличие металлической сетки, подвешенной с поверхности земли и находящейся под толщей, позволяет удерживать породы при многослоевой выемке, которая при обычных способах управления кровлей приводит к большим провалам поверхности земли.

Предлагаемое управление кровлей становится надежным, если расстояние между канатами, к которым прикреплены металлические сетки, не более 2-3 шагов предполагаемого обрушения непосредственной кровли. В противном случае металлическая сетка может деформироваться и не будет выполнять свою функцию.

Опускание пород с помощью сетки будет эффективным для сохранения поверхности земли, так как при этом опускание поверхности /Δl_пов/ меньше значения усадки закладочного материала /Δl_ус/, т.е. Δl_пов≪ Δl_ус.

Достигаемое, при данном способе управления кровлей, необходимое опускание поверхности земли становится возможным также благодаря высокой устойчивости слоевых штреков, крепь которых в основном поддерживается также на канатах.

Наиболее близким к изобретению техническим решением устройства для осуществления способа управления кровлей при многослоевой выемке является ограждение выработанного пространства, поддерживаемое канатами и крепи слоевых штреков.

Недостатком устройства является отсутствие единого на все слои средства повышения устойчивости пород. Это не позволяет не только повысить устойчивость выше лежащей толщи пород, но и слоевых штреков, особенно при их расположении друг над другом.

На фиг. 1 показан разрез мощного полого пласта по падению; на фиг. 2 - план участка при одновременной выемке слоев с опережением нижнего слоя; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2 участка по простиранию по средней части очистных забоев; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2 участка по падению после выемки всех слоев; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 2 участка по простиранию в вертикальной плоскости, проходящей через все слоевые штреки на откаточном горизонте; на фиг. 6-9 поперечные сечения группы из трех, расположенных друг над другом слоевых штреков, соответственно впереди нижнего слоя и в выработанном пространстве всех слоев, на фиг. 5 сечения Г-Г, Д-Д, Ж-Ж, З-З; на фиг. 10 узел I поперечного сечения группы слоевых штреков; на фиг. 11 вид сверху на продольное сечение И-И на фиг. 10 среднего слоевого штрека; на фиг. 12 поперечное сечение К-К на фиг. 11 среднего слоевого штрека на уровне промежуточного анкера.

Способ осуществляется следующим образом.

При этажной (или панельной) подготовке механизированные лавы слоев 1, 2 и 3, соответственно нижнего среднего и верхнего двигаются по простиранию. Нижний слой опережает средний на 20-30 м и верхний на 40-60 м.

Система разработки столбовая все лавы имеют впереди слоевые вентиляционные и конвейерные штреки: 4 и 5 в верхнем слое; 6 и 7 в среднем и 8 и 9 в нижних слоях. Слоевые штреки сохраняются и за лавами.

При управлении кровлей в лаве каждого слоя выпускают под кровлю металлические сетки 10, 11 и 12 и одновременно заполняют выработанное пространство из трубопроводов 13, 14 и 15 с ответвлениями.

Краевые части сетки крепятся на канатах 16 и 17 в вентиляционных и конвейерных слоевых штреках. При необходимости сетки могут быть прикреплены к промежуточным анкерам 18 и 19.

Канаты пропускают с поверхности земли по скважинам 20 и 21, которые частично могут быть обсажены. Расстояние между канатами вдоль штрека должно быть не более 2-3 шагов предполагаемого обрушения непосредственной кровли. Это, как показали исследования, еще больше повышает устойчивость кровли.

Канаты используют и для повышения устойчивости слоевых штреков, расположенных друг над другом, и поэтому подверженных деформации. Деформация слоевых штреков может инициировать смещение пород над выработанным пространством и свести на нет поддержание толщи с помощью металлических сеток. Штреки должны быть как можно более устойчивы.

Рамная крепь слоевых штреков состоит из обычных элементов: верхняков, боковины оснований. Есть диагональные поддержки. Все элементы шарнирно соединены друг с другом. Между рамами проложены затяжки (фиг. 10-12).

По слоям элементы крепи распределяются следующим образом.

Верхняки 22-24 и боковины 25 и 26, 27 и 28, 29 и 30 есть во всех слоях. Основания 31 и 32 только в верхних слоях, кроме нижнего. Поддержки 33 и 34 верхняков есть у нижних слоев, кроме верхнего, а поддержки 35 и 36 оснований
только у верхних слоев.

Обеспечение устойчивости крепей состоит в том, что элементы крепи взаимодействуя друг с другом, поддерживаются все-таки канатом. Если бы не было междуслоевых прослоек породы (или угля), то крепи слоев, кроме нижнего, просто висели бы на канатах, т.к. только боковины крепи нижнего слоя опираются на почву пласта.

Устройство работает следующим образом.

Канаты 16 и 17 с поверхности земли проложены по скважинам 20 и 21 и пропущены через все штреки до кровли нижнего штрека (фиг. 1 и 9). Поэтому при выемке угля в нижнем слое выпущенная сетка 10 прикрепляется к канату в месте 37 (фиг. 7), при выемке среднего слоя сетка 11 в месте 38 (фиг. 8) и верхнего слоя 39 (фиг. 9).

Крепи слоевых штреков возводятся при проходке выработок, в период подготовки этажа. Однако основную нагрузку элементы крепи начинают нести при движении забоев слоев на определенном участке поля.

Только боковины 29 и 30 нижнего слоя имеют прочную опору на почву пласта 40. Остальные крепи и их элементы из-за расположения штреков друг над другом не имеют подобных опор, поэтому шарнирно связываются между собой и канатом. Шарниры 41 имеются на концах каждого элемента. Также для повышения общей устойчивости выработок верхние штреки имеют основания 31 и 32.

Основными элементами, обеспечивающими устойчивость выработок, являются поддержки 33 и 34 верхняков и поддержки 35 и 36 оснований.

Вдоль выработок устойчивость обеспечивается затяжками крепи кровли, длина которых выбирается исходя из условия повышения устойчивости выработок меньше расстояния между канатами и равна длине между канатом и промежуточным анкером. Поэтому затяжки своими шарнирами насажены на канат и анкер.

Канаты создают достаточную устойчивость слоевых штреков. Это приобретает важность еще потому, что все слоевые штреки за лавами имеют одну из границ в виде выработанного пространства, заполненного закладочным материалом.

Источники информации.

1. Чоудхури Камруззаман. Выемка мощного пологого пласта в условиях Бангладеш. Разработка технологии и механизации добычи полезных ископаемых применительно к условиям развивающихся стран. УДН, 1984, с. 8-13.

Авт.св. N 163141, кл. E 21 C 41/18, 1964.

Способ управления кровлей при многослоевой одновременной выемке мощного пологого пласта угля и устройство для его осуществления. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно с отделением угля в каждом слое поверх закладочного материала укладывают металлическую сетку, удерживаемую канатами с поверхности земли, расстояние между составляют 2-3 шага обрушения непосредственной кровли. Элементы крепи слоевых штреков соединены шарнирно и удерживают на канатах и дополнительно на анкерах кровли верхнего слоя, установленных в промежутках между канатами. 2 с.п. ф-лы, 12 ил.

1 Способ управления кровлей при многослоевой одновременной выемке мощного пологого пласта угля, включающий проходку слоевых штреков друг над другом, выемку слоев механизированными очистными комплексами в восходящем порядке с полной закладкой выработанного пространства материалом, транспортируемым с поверхности в трубах по вентиляционным штрекам и лавам, отличающийся тем, что в секциях механизированных очистных комплексов устанавливают приспособления для размещения за крепью металлической сетки, которую укладывают в каждом слое поверх закладочного материала, одновременно с отделением угля и на расстоянии 2 3 шагов обрушения непосредственной кровли удерживают канатами, опущенными в слоевые штреки с поверхности земли, при этом элементы крепи слоевых штреков закрепляют на указанных канатах и дополнительно на анкерах кровли верхнего слоевого штрека.